基于简化轨迹优化控制的高频数字化LLC谐振变换器研究

发布时间：2021-01-15 03:34

　　能源枯竭问题令节能环保型汽车得到更多关注,而且汽车电源的设计是目前电动汽车研究的关键环节。由于汽车电源对电源的功率密度、效率、可靠性和动态特性方面要求较高,采用新型器件的高频高功率密度的数字控制电源是目前汽车电源的发展趋势。LLC谐振拓扑具有输入电压范围宽、全负载范围软开关、易于磁集成等优点,是汽车电源的理想拓扑。本文结合汽车电源特点对高频化数字控制LLC谐振变换器进行研究,具体内容包括:本文分析了LLC拓扑结构的工作原理,研究断续模式下LLC电压增益特性,总结参数设计方法,提高参数设计精度。讨论断续模式下变换器实现软开关条件,并提出励磁电感值的优化选择方法,降低系统无功电流和关断损耗。采用扩展描述函数法对LLC谐振电路进行建模分析,分析了系统传递函数和零极点分布情况。利用数字控制器方法设计4P2Z补偿器,使系统稳态特性和动态特性满足要求。针对电动汽车电源负载突变较多的情况,本文采用状态平面轨迹对LLC电路进行理论分析。通过对输出电流突变量检测计算开关管脉宽调节量,使系统快速达到新的稳态,提高系统的动态特性。针对常规启动方案中谐振电流震荡剧烈问题,基于轨迹优化控制提出启动策略,对谐振腔... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 软开关技术研究现状
        1.2.2 LLC谐振变换器研究现状
        1.2.3 高频数字化LLC控制策略研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第2章 LLC拓扑结构分析和参数设计
    2.1 工作模态分析
    2.2 断续模式下LLC电压增益特性分析
    2.3 软开关特性分析
    2.4 LLC参数设计
    2.5 本章小结
第3章 基于扩展描述函数的控制环路参数设计
    3.1 系统小信号模型建立
    3.2 系统数字控制补偿器设计
    3.3 本章小结
第4章 基于SOTC的控制系统优化方法研究
    4.1 系统状态平面轨迹分析
        4.1.1 临界连续模式下状态平面轨迹
        4.1.2 断续模式下状态平面轨迹
        4.1.3 连续模式下状态平面轨迹
    4.2 负载突变下的轨迹优化控制策略
        4.2.1 负载上升阶段
        4.2.2 负载下降阶段
    4.3 基于轨迹优化控制的启动策略
    4.4 数字控制系统设计
        4.4.1 简化的轨迹优化控制策略
        4.4.2 主控制程序流程
        4.4.3 中断控制程序流程
    4.5 本章小结
第5章 样机设计和实验验证
    5.1 硬件电路设计
        5.1.1 采样电路设计
        5.1.2 SiC驱动电路设计
        5.1.3 同步整流检测电路设计
        5.1.4 磁性元件设计
    5.2 变换器参数设计和器件选型
    5.3 样机实验结果
        5.3.1 软开关实验结果
        5.3.2 简化轨迹优化控制实验结果
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：2978141